金屬固態(tài)相變及應(yīng)用

前言

　　《金屬固態(tài)相變及應(yīng)用》是金屬材料工程專業(yè)的專業(yè)課之一。其教學(xué)目的和任務(wù)是，使學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握金屬固態(tài)相變的基本原理，熟悉金屬材料在加熱和冷卻過程中發(fā)生固態(tài)相變的基本規(guī)律及其在退火、正火、淬火、回火、固溶處理和時(shí)效中的具體應(yīng)用，了解金屬固態(tài)相變組織性能之間的具體聯(lián)系，熟悉主要的熱處理工藝及其對(duì)金屬材料固態(tài)組織與性能的影響規(guī)律，為從事與金屬固態(tài)相變有關(guān)的研究和技術(shù)工作打下專業(yè)理論基礎(chǔ)。　　第1章為固態(tài)相變概論，主要從整體上介紹金屬固態(tài)相變的一般規(guī)律。第2、3、5、6、9、10章為固態(tài)相變各論，分別介紹鋼中奧氏體的形成、珠光體轉(zhuǎn)變、馬氏體相變、貝氏體相變、回火轉(zhuǎn)變和脫溶沉淀。在第3章介紹珠光體轉(zhuǎn)變之后，緊接著第4章介紹與珠光體轉(zhuǎn)變理論的應(yīng)用密切相關(guān)的退火和正火。第7章介紹過冷奧氏體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖，實(shí)際上是對(duì)珠光體、馬氏體、貝氏體相變動(dòng)力學(xué)的總結(jié)。在第5～7章介紹馬氏體相變、貝氏體相變和過冷奧氏體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖之后，緊接著第8章就介紹與馬氏體相變和貝氏體相變理論的應(yīng)用密切相關(guān)的淬火。第9章將回火轉(zhuǎn)變理論及其在回火工藝中的應(yīng)用一并介紹。第10章則將脫溶沉淀理論及其在固溶處理和時(shí)效工藝中的應(yīng)用合在一起介紹?！　≡诰幹^程中，作者力圖使本書具有標(biāo)準(zhǔn)化程度高、內(nèi)容覆蓋面寬、可使用范圍廣的特點(diǎn)。書中所涉及的熱處理名詞術(shù)語(yǔ)和材料牌號(hào)基本都采用了最新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以使其標(biāo)準(zhǔn)化程度高；書中內(nèi)容既涉及固態(tài)相變?cè)硪采婕肮虘B(tài)相變的應(yīng)用，既涉及鋼也涉及鑄鐵和有色合金，以使其內(nèi)容覆蓋面寬；書中既注意理論知識(shí)的系統(tǒng)闡述，又注意工藝參數(shù)選擇和操作的指導(dǎo)，以使其使用范圍廣，不但可以作為高等院校金屬材料工程專業(yè)本科生的專業(yè)教材，而且也可以作為工程技術(shù)人員的專業(yè)參考書?！　”緯缮蜿?yáng)工業(yè)大學(xué)康煜平教授主編，其中第1章由遼寧工業(yè)大學(xué)常偉副教授編寫，第2、3章、第8、9章由沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)康煜平教授編寫，第4、5章由沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)任英磊教授編寫，第6章由沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)楊林教授編寫，第7章由沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)張松教授和張春華副教授編寫，第10章由沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)邱克強(qiáng)教授編寫。吳偉副教授為各章編寫了思考題，郭全英工程師提供了部分金相照片資料，耿新工程師為全書繪制了插圖?！　≡诒緯幹^程中，得到了沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)劉正教授、陳立佳教授、劉麗榮博士和王鑫碩士的幫助；另外，書中參考并引用了一些文獻(xiàn)和資料的有關(guān)內(nèi)容，在此，謹(jǐn)對(duì)上述朋友、同事和援引文獻(xiàn)的作者們一并表示衷心的感謝！　　本書是根據(jù)金屬材料專業(yè)教學(xué)改革后新的教學(xué)大綱編寫的，講授時(shí)可以根據(jù)需要有所取舍，有些內(nèi)容可以作為學(xué)生自學(xué)閱讀材料?！　∮捎诒緯鴮⒃瓉淼慕饘贌崽幚碓砼c金屬熱處理工藝兩門專業(yè)課合在一起介紹，實(shí)屬一種新的嘗試，所以在內(nèi)容的取舍和前后順序的編排上可能多有不當(dāng)之處。又因作者水平有限，書中疏漏和不足在所難免，敬請(qǐng)讀者不吝批評(píng)指正?！　】奠掀?007年4月

內(nèi)容概要

本書主要介紹了金屬材料固態(tài)相變的基本規(guī)律和金屬材料在加熱和冷卻過程中固態(tài)相變-組織-性能之間的具體聯(lián)系，詳細(xì)闡述了固態(tài)相變?cè)碓谕嘶稹⒄?、淬火、回火、固溶處理和時(shí)效等基本熱處理工藝中的具體應(yīng)用以及熱處理工藝對(duì)固態(tài)金屬材料組織與性能的影響規(guī)律?！　”緯勺鳛榻饘俨牧瞎こ?、材料成形與控制工程、機(jī)械等專業(yè)的本科生教材，也可供相關(guān)技術(shù)人員參考。

書籍目錄

1　金屬固態(tài)相變概論　1.1　金屬固態(tài)相變的主要類型　　1.1.1　平衡轉(zhuǎn)變　　1.1.2　非平衡轉(zhuǎn)變　　1.1.3　固態(tài)相變的其他分類　1.2　金屬固態(tài)相變的主要特點(diǎn)　　1.2.1　相界面　　1.2.2　彈性應(yīng)變能　　1.2.3　原子的遷移率　　1.2.4　晶體缺陷　　1.2.5　亞穩(wěn)過渡相　　1.2.6　位向關(guān)系　　1.2.7　慣習(xí)面　1.3　固態(tài)相變時(shí)的形核　　1.3.1　均勻形核　　1.3.2　非均勻形核　1.4　固態(tài)相變時(shí)的晶核長(zhǎng)大　　1.4.1　新相長(zhǎng)大機(jī)理　　1.4.2　新相長(zhǎng)大速度　1.5　金屬固態(tài)相變的動(dòng)力學(xué)　　1.5.1　Johnson-Mehl方程　　1.5.2　Avrami方程　　1.5.3　擴(kuò)散型相變的等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖　思考題2　鋼中奧氏體的形成　2.1　奧氏體及其形成條件　　2.1.1　奧氏體的組織結(jié)構(gòu)　　2.1.2　奧氏體的性能　　2.1.3　奧氏體的形成條件　2.2　奧氏體的形成機(jī)理　　2.2.1　共析鋼平衡組織向奧氏體的轉(zhuǎn)變機(jī)理　　2.2.2　非共析鋼奧氏體的形成　　2.2.3　非平衡組織向奧氏體的轉(zhuǎn)變　2.3　奧氏體形成動(dòng)力學(xué)　　2.3.1　共析鋼奧氏體等溫形成動(dòng)力學(xué)　　2.3.2　亞共析鋼奧氏體等溫形成動(dòng)力學(xué)　　2.3.3　奧氏體形成的影響因素　2.4　連續(xù)加熱時(shí)奧氏體的形成　　2.4.1　奧氏體轉(zhuǎn)變的臨界溫度　　2.4.2　奧氏體轉(zhuǎn)變的臨界溫度范圍　　2.4.3　奧氏體轉(zhuǎn)變的速度　　2.4.4　奧氏體晶?！　?.4.5　奧氏體成分的不均勻性　2.5　奧氏體晶粒的長(zhǎng)大及控制　　2.5.1　奧氏體晶粒度的概念　　2.5.2　奧氏體晶粒長(zhǎng)大的特點(diǎn)　　2.5.3　奧氏體晶粒長(zhǎng)大的影響因素　　2.5.4　細(xì)化奧氏體晶粒的措施　2.6　組織遺傳和斷口遺傳　　2.6.1　組織遺傳　　2.6.2　斷口遺傳　2.7　奧氏體轉(zhuǎn)變的應(yīng)用舉例　　2.7.1　奧氏體不銹鋼的固溶處理　　2.7.2　高錳鋼的水韌處理　　2.7.3　高速鋼淬火加熱時(shí)的奧氏體晶粒度控制　思考題3　珠光體轉(zhuǎn)變　3.1　珠光體的組織結(jié)構(gòu)　　3.1.1　珠光體的組織形態(tài)　　3.1.2　片狀珠光體的晶體學(xué)　3.2　珠光體轉(zhuǎn)變機(jī)制　　3.2.1　珠光體轉(zhuǎn)變的熱力學(xué)條件　　3.2.2　片狀珠光體形成機(jī)制　　3.2.3　粒狀珠光體形成機(jī)制　3.3　先共析轉(zhuǎn)變和偽共析轉(zhuǎn)變　　3.3.1　先共析轉(zhuǎn)變　　3.3.2　魏氏組織　　3.3.3　偽共析轉(zhuǎn)變　3.4　珠光體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)　　3.4.1　珠光體的形核率及長(zhǎng)大速度　　3.4.2　珠光體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)曲線　　3.4.3　珠光體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖　　3.4.4　影響珠光體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)的因素　3.5　珠光體的力學(xué)性能　　3.5.1　片狀珠光體的力學(xué)性能　　3.5.2　粒狀珠光體的力學(xué)性能　　3.5.3　鐵素體加珠光體的力學(xué)性能　　3.5.4　形變珠光體的力學(xué)性能　3.6　鋼中碳化物的相間沉淀　　3.6.1　相間沉淀組織　　3.6.2　相間沉淀機(jī)理　　3.6.3　相間沉淀?xiàng)l件　　3.6.4　相間沉淀鋼的強(qiáng)化機(jī)制及應(yīng)用　思考題4　退火和正火　4.1　退火的目的和分類　4.2　鋼的退火　　4.2.1　完全退火　　4.2.2　不完全退火　　4.2.3　等溫退火　　4.2.4　球化退火　　4.2.5　鋼的退火缺陷和應(yīng)對(duì)措施　4.3　正火　　4.3.1　鋼的正火　　4.3.2　鑄鐵的正火　4.4　有色金屬（合金）的退火　　4.4.1　多相化退火　　4.4.2　重結(jié)晶退火　4.5　擴(kuò)散退火　　4.5.1　均勻化退火　　4.5.2　鋼的預(yù)防白點(diǎn)退火　　4.5.3　鈦合金的真空除氫退火　4.6　基于回復(fù)和再結(jié)晶的退火　　4.6.1　再結(jié)晶退火　　4.6.2　消除應(yīng)力退火　思考題5　馬氏體相變　5.1　馬氏體相變的主要特征　　5.1.1　表面浮凸效應(yīng)和切變共格性　　5.1.2　馬氏體轉(zhuǎn)變的無擴(kuò)散性　　5.1.3　慣習(xí)面和一定的位向關(guān)系　　5.1.4　亞結(jié)構(gòu)　　5.1.5　轉(zhuǎn)變的非恒溫性和不完全性　　5.1.6　馬氏體轉(zhuǎn)變的可逆性　5.2　馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)　　5.2.1　馬氏體可能的晶體結(jié)構(gòu)　　5.2.2　一般鋼中馬氏體的晶體結(jié)構(gòu)　　5.2.3　馬氏體的異常正方度　5.3　馬氏體的組織形態(tài)和亞結(jié)構(gòu)　　5.3.1　鋼中馬氏體的組織形態(tài)和亞結(jié)構(gòu)　　5.3.2　影響馬氏體形態(tài)及亞結(jié)構(gòu)的因素　5.4　馬氏體相變熱力學(xué)　　5.4.1　Fe-C合金馬氏體相變的熱力學(xué)條件　　5.4.2　Ms點(diǎn)的物理意義及其影響因素　5.5　馬氏體相變動(dòng)力學(xué)　　5.5.1　降溫形成馬氏體的動(dòng)力學(xué)　　5.5.2　等溫形成馬氏體的動(dòng)力學(xué)　　5.5.3　爆發(fā)形成馬氏體的動(dòng)力學(xué)　　5.5.4　熱彈性馬氏體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)　　5.5.5　奧氏體穩(wěn)定化　5.6　馬氏體相變機(jī)制　　5.6.1　馬氏體的形核　　5.6.2　馬氏體相變的切變模型　　5.6.3　馬氏體的長(zhǎng)大　5.7　馬氏體的性能　　5.7.1　馬氏體的硬度和強(qiáng)度　　5.7.2　馬氏體的塑性和韌性　　5.7.3　馬氏體相變誘發(fā)塑性　　5.7.4　馬氏體的物理性能　　5.7.5　高碳馬氏體的顯微裂紋　5.8　熱彈性馬氏體與形狀記憶效應(yīng)　　5.8.1　有色合金中的彈性馬氏體　　5.8.2　形狀記憶效應(yīng)　　5.8.3　形狀記憶效應(yīng)的晶體學(xué)機(jī)制　　5.8.4　偽彈性和超彈性　　5.8.5　雙程形狀記憶效應(yīng)的本質(zhì)　　5.8.6　形狀記憶合金及應(yīng)用實(shí)例　思考題6　貝氏體相變　6.1　貝氏體相變的基本特征　　6.1.1　貝氏體相變的溫度范圍　　6.1.2　貝氏體相變的產(chǎn)物　　6.1.3　貝氏體相變動(dòng)力學(xué)　　6.1.4　貝氏體相變的擴(kuò)散性　　6.1.5　晶體學(xué)特征　6.2　貝氏體的組織結(jié)構(gòu)　　6.2.1　上貝氏體　　6.2.2　下貝氏體　　6.2.3　無碳化物貝氏體　　6.2.4　粒狀貝氏體　　6.2.5　其他類型貝氏體　6.3　貝氏體相變機(jī)制　　6.3.1　貝氏體相變的切變機(jī)制　　6.3.2　貝氏體的形成過程　　6.3.3　貝氏體相變的臺(tái)階機(jī)制　6.4　貝氏體相變動(dòng)力學(xué)　　6.4.1　貝氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)　　6.4.2　貝氏體相變時(shí)碳的擴(kuò)散　　6.4.3　影響貝氏體相變動(dòng)力學(xué)的因素　6.5　貝氏體的力學(xué)性能　　6.5.1　影響貝氏體力學(xué)性能的因素　　6.5.2　貝氏體的強(qiáng)度和硬度　　6.5.3　貝氏體的韌性　思考題7　過冷奧氏體轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖　7.1　過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖　　7.1.1　過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖的基本形式　　7.1.2　TTT圖的測(cè)定方法　　7.1.3　TTT圖的影響因素　　7.1.4　TTT圖的基本類型　　7.1.5　過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖的應(yīng)用　7.2　過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖　　7.2.1　過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖的基本形式　　7.2.2　改型CCT圖　　7.2.3　過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖的測(cè)定　　7.2.4　過冷奧氏體連續(xù)轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖的應(yīng)用　思考題8　淬火　8.1　淬火加熱　　8.1.1　淬火加熱溫度的確定　　8.1.2　加熱時(shí)間的確定　　8.1.3　加熱介質(zhì)的選擇　8.2　淬火介質(zhì)　　8.2.1　在有物態(tài)變化的介質(zhì)中的冷卻過程　　8.2.2　在無物態(tài)變化的介質(zhì)中的冷卻過程　　8.2.3　常用的淬火介質(zhì)　　8.2.4　影響淬火介質(zhì)冷卻能力的因素　8.3　鋼的淬透性　　8.3.1　淬透性與淬硬性　　8.3.2　淬透性的測(cè)定方法　　8.3.3　淬透性的應(yīng)用　8.4　淬火工藝　　8.4.1　常用的淬火工藝　　8.4.2　其他淬火工藝　　8.4.3　冷處理　8.5　表面淬火　　8.5.1　表面淬火的目的、分類及應(yīng)用　　8.5.2　淬硬層的深度及硬度梯度　　8.5.3　感應(yīng)加熱表面淬火　　8.5.4　其他加熱表面淬火　8.6　淬火缺陷　　8.6.1　淬火變形　　8.6.2　淬火裂紋　　8.6.3　其他淬火缺陷　思考題9　鋼的回火轉(zhuǎn)變及回火　9.1　淬火鋼回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變　　9.1.1　碳原子的偏聚　　9.1.2　馬氏體的分解　　9.1.3　殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變　　9.1.4　滲碳體的形成　　9.1.5　α相回復(fù)再結(jié)晶和碳化物的聚集長(zhǎng)大　9.2　碳鋼回火后的力學(xué)性能　9.3　合金元素對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響　　9.3.1　回火抗力的提高　　9.3.2　二次淬火　　9.3.3　二次硬化　　9.3.4　合金鋼回火時(shí)碳化物的轉(zhuǎn)變　9.4　回火脆性　　9.4.1　第一類回火脆性　　9.4.2　第二類回火脆性　9.5　鋼的回火工藝　　9.5.1　回火溫度的確定　　9.5.2　回火保溫時(shí)間的確定　　9.5.3　回火后的冷卻　　9.5.4　回火缺陷　思考題10　脫溶沉淀及時(shí)效　10.1　概述　　10.1.1　固溶、脫溶及時(shí)效　　10.1.2　脫溶沉淀的條件　　10.1.3　脫溶的分類　10.2　脫溶沉淀熱力學(xué)及脫溶沉淀過程　　10.2.1　脫溶沉淀熱力學(xué)　　10.2.2　脫溶沉淀過程　　10.2.3　脫溶相的粗化　10.3　脫溶沉淀后的顯微組織　　10.3.1　連續(xù)脫溶（continuous　precipitation）的顯微組織　　10.3.2　不連續(xù)脫溶的顯微組織　　10.3.3　脫溶過程中顯微組織變化序列　10.4　脫溶沉淀過程動(dòng)力學(xué)　　10.4.1　脫溶沉淀等溫動(dòng)力學(xué)圖的特點(diǎn)　　10.4.2　等溫脫溶沉淀動(dòng)力學(xué)圖的影響因素　10.5　脫溶沉淀時(shí)性能的變化　　10.5.1　冷時(shí)效與溫時(shí)效　　10.5.2　時(shí)效硬化機(jī)制　　10.5.3　回歸現(xiàn)象　10.6　調(diào)幅分解　　10.6.1　調(diào)幅分解的熱力學(xué)條件　　10.6.2　調(diào)幅分解過程　　10.6.3　調(diào)幅分解組織與性能　10.7　固溶處理及時(shí)效工藝　　10.7.1　合金固溶處理后性能的變化　　10.7.2　固溶處理和時(shí)效參數(shù)對(duì)材料性能的影響　　10.7.3　固溶處理規(guī)程的選擇　　10.7.4　時(shí)效規(guī)程的選擇　　10.7.5　主要合金的固溶處理-時(shí)效規(guī)程　　10.7.6　鐵基合金的固熱處理-時(shí)效規(guī)程　思考題參考文獻(xiàn)

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